第10章 LCD显示器原理及应用.docx
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第10章LCD显示器原理及应用
第10章LCD显示器原理及应用
10.1液晶显示器模块的原理
1.字符型液晶显示模块RT-1602C的外观与引脚
显示容量：
16个×2排字符；工作电流2.0mA（5.0V）；字符尺寸：
2.95×4.35mm。
【能够看到的是2排，各行16个字符，不是汉字】
RT-1602C16引脚如下：
第1脚：
VSS为电源地；
第2脚：
VDD为+5V电源；【从高频的角度，应该1电源，2地】
第3脚：
VEE为液晶显示对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时，会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择命令寄存器。
[RS：
RegisterSelection]
第5脚：
，读写操作选择（1－读，0－写）。
RS
寄存器及操作
0
0
指令寄存器写入
0
1
忙信号和地址计数器读出
1
0
数据寄存器写入
1
1
数据寄存器读出
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时（负跳变），液晶模块执行命令。
【类似于74LS373，需要负跳变】执行一条命令或写入一个数据，都要使E有一个负跳变。
第7～14脚：
D0～D7，为8位双向数据总线，与单片机的数据总线相连，三态。
第15脚：
BLA，背光电源，通常为＋5V，并联一个电位器，调节背光亮度。
第16脚：
BLK，背光电源地。
2.字符型液晶显示模块RT-1602C的内部结构
分成三部分：
一为LCD控制器，二为LCD驱动器，三为LCD显示装置。
控制器采用HD44780，驱动器采用HD44100。
HD44780是字符型液晶显示控制器的代表电路。
HD44780控制器的特点：
（1）可选择5×7或5×10点字符。
【X方向为5个点，Y方向为7或10点】
（2）HD44780的显示缓冲区DDRAM、字符发生存储器（ROM）及用户自定义的字符发生器CGRAM全部集成在芯片内。
HD44780有80个字节的显示缓冲区，分两行，地址为：
第一行为00H～27H；（0～39→40个）
第二行为40H～67H。
（64～103→40个）
显示位置的排列顺序跟LCD的型号有关，RT-1602C液晶显示模块的显示地址与实际显示位置的关系如下图所示。
（3）具有8位数据和4位数据传输两种方式，可与4/8位CPU相连。
【采用8位CPU时，应该采用8位数据传输方式，在51系列中，用8位方式】
（4）HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动、闪烁等显示功能。
HD44780内部的字符发生存储器（ROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。
比如数字“1”的代码是00110001B（31H），又如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H）。
3.指令格式与指令功能
RS和
引脚上的电平决定对（命令和数据）寄存器的选择和读/写，DB7～DB0决定命令功能。
RS
寄存器及操作
0
0
指令寄存器写入
0
1
忙信号和地址计数器读出
1
0
数据寄存器写入
1
1
数据寄存器读出
E端，当E出现负跳变的时候，LCD执行命令或执行数据。
总共有11条指令，它们的格式和功能如下：
表格中红色“1”代表每一个指令的特征。
（1）清屏命令格式【指令寄存器写入，RS=0,R/W=0，指令码0X01】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
功能：
清除屏幕，将显示缓冲区DDRAM的内容全部写入空格（ASCII20H），也就是LCD上无显示。
光标复位，回到显示器的左上角（光标复位到地址00H位置，相当于地址计数器AC清零）。
（2）光标复位命令格式【指令寄存器写入，指令码0X10】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
×
功能：
光标返回到地址00H位置。
【数据指针清零】
（3）输入方式设置命令格式：
【指令寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
功能：
设定光标的移动方向，并指定整体显示是否移动。
其中：
I/D光标移动方向：
当I/D＝1，光标从左向右移动；当读或写一个字符后，地址指针加1，且光标加1向右移动一个字符位置。
【一般采用从左到右】
当I/D＝0，光标从右向左移动；当读或写一个字符后，地址指针减1，且光标减1向左移动一个字符位置。
S屏幕上所有文字是否左移或者右移：
当S＝1时，写入一个字符，整屏显示左移（I/D＝1）或右移（I/D＝0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果；当S＝0时，写入一个字符，整屏显示不移动。
（4）显示开关控制命令格式：
【指令寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
显示控制开关。
其中：
D位控制整体显示的开与关，D＝1，开显示；D＝0，关显示。
C位控制光标的开与关，C＝1，有光标；C＝0，无光标。
B位控制光标字符闪烁，B＝1，字符闪烁；B＝0，字符不闪烁。
例如：
RS=0，RW=0，显示开关控制字OCH=00001100
表示：
D=1开显示，C＝0无光标，B=0字符不闪
例如：
RS=0，RW=0，显示开关控制字OEH=00001110
表示：
D=1开显示，C=1有光标，B=0字符不闪
（5）光标或显示移位置命令格式：
【指令寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
×
×
功能：
移动光标或整体显示，DDRAM中内容不变。
其中：
S/C=1时，移位显示的文字；S/C=0时，移动光标。
R/L=1时，向右移位；R/L=0时，向左移位。
（6）功能设置命令格式：
【指令寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
1
DL
N
F
×
×
DL位设置接口数据位数，DL=1为8位数据接口；DL＝0为4位数据接口。
【MCS-51为8位，所以应该用8位方式“1”】
N位设置显示行数，N=0，单行显示；N=1双行显示。
F位设置字型大小，F=1时为5×10点阵字符，F=0时为5×7点阵字符。
例如：
功能设置命令38H=00111000
表示：
设置8位数据接口，16×2（2行显示,N=1），F=0，5×7点阵字符
（7）设置字库CGRAM地址命令格式：
【指令寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
1
A
A
A
A
A
A
功能：
设置CGRAM的地址，地址范围0～63。
【字符发生器RAM地址设置。
】【用户自定义的字符，如果没有自定义的字符，此命令可以不用】
（8）显示缓冲区DDRAM地址设置命令格式：
【指令寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
1
A
A
A
A
A
A
A
功能：
DDRAM地址设置，地址范围为0～127。
【不能任意取值】
【控制器内设有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问内部的全部80字节RAM，80H＋地址码（D7=1，->80H，地址码为0－27H，40H－67H）】
【强调：
这个命令在编程时肯定要使用，主要用来设置在第一或第二行显示内容】
（9）读忙标志BF及光标地址AC命令格式：
【指令寄存器，忙标志读出】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
1
BF
AC
功能：
BF（BusyFlag）位为忙标志。
BF＝1，表示忙，LCM不能接收命令和数据；BF＝0，表示LCM不忙，可以接收命令和数据。
AC位为地址计数器的值，范围为0～127。
【00～7FH】
例如：
（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;//取出最高位，判断是否忙。
【编程时，可以用延时的方式，但最好用查询是否忙的方法，这样可以少延时一些时间】
（10）写DDRAM或CGRAM命令格式：
【数据寄存器写入】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
0
DATA
功能：
将数据写入CGRAM或DDRAM中，应与CGRAM或DDRAM地址设置命令结合使用。
（11）读DDRAM或CGRAM命令格式：
【数据寄存器读出】
RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
1
DATA
功能：
从CGRAM或DDRAM中读出数据，应与CGRAM或DDRAM地址设置命令结合使用。
液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在写入命令或数据时，要先查询液晶显示模块是否忙。
4．LCD显示器的初始化
初始化过程如下：
（1）清屏；
（2）功能设置；（一般有多条语句）
（3）开/关显示设置；
（4）输入方式设置。
10.2LCD显示器与单片机的接口与应用
图中RT-1602C的数据线与P0口相连，RS与P2.0相连，
与P2.1相连，E端与P2.2相连。
编程在LCD显示器的第一行、第一列开始显示“GOOD”，第二行、第6列开始显示“BYE”。
【难点解决：
可以先复习LCD1602的引脚分布，这样有利于理解电路的连接】
【例1】在LCD上显示GOODBYE245【已通过CAP8-EX1】
【Proteus中LCD的选择，用Optoelectronics，在后面有较多的LCD显示器件】
#include
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitE=P2^2;
unsignedcharLCD_Status;
unsignedcharnum[]="0123456789";
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedchari;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
unsignedcharBusy_Check（）//检查忙函数
{RS=0;RW=1;//RS=0，控制寄存器，RW=1，读
E=1;
delay
（2）;
LCD_Status=P0;//读出LCD的状态
delay
（2）;
E=0;//E端出现负跳变
returnLCD_Status;
}
voidwcmd（unsignedcharcmd）//写命令函数,RS=0；RW=0
{//&0x80取出最高位D7，见命令9（读忙标志BF及光标地址AC命令格式）
while（（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;//写命令前，先检查设备是否忙？
RS=0；RW=0；//指令寄存器写入
E=1；//E设置为高电平
P0=cmd；//命令由P1口送入LCD
delay
（2）；
E=0；//E由高电平到低电平跳变，液晶模块执行命令
}
voidwdat（unsignedchardat）//写数据函数,RS=1；RW=0
{
while（（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;//写数据前，先检查设备是否忙？
RS=1；RW=0；
E=1；//E由高电平到低电平跳变，液晶模块执行命令
P0=dat；//数据由P1口送入LCD
delay
（2）；//延时大约2ms
E=0；
}
voidLCD_init（）//初始化函数，主要写命令
{wcmd（0x38）;//38H=00111000，使用8位，用5×7的字型，2行
delay（20）;//改为0x3C=00111100，就用5×10字型
wcmd（0x01）;//01H=00000001，清屏【命令1】
delay（20）;//已经用检测是否忙，可以不用延时
wcmd（0x06）;//06H＝00000110，字符不动，光标自动右移一格【命令3】
delay（20）;
wcmd（0x0e）;//0eH＝00001110，开显示，有光标，字符不闪烁【命令4】
delay（20）;
}
//由于LCD是一慢速显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认LCD
//的忙标志为0，即非忙状态，否则该命令将失效。
voidmain（）//主函数
{unsignedcharx=245;
LCD_init（）;//0x80，见命令8（显示缓冲区DDRAM地址设置命令格式）
wcmd（0x80＋00）；//写入显示缓冲区起始地址为第1行第1列
wdat（‘G’）；//第1行第1列显示字母“G”
wdat（‘O’）；//第1行第2列显示字母“O”
wdat（‘O’）；//第1行第3列显示字母“O”
wdat（‘D’）；//第1行第4列显示字母“D”
//【80H＋45H＝C5H】
wcmd（0x80＋0x45）；//写入显示缓冲区起始地址为第2行第6列
wdat（‘B’）；//第2行第6列显示字母“B”
wdat（‘Y’）；//第2行第7列显示字母“Y”
wdat（‘E’）；//第2行第8列显示字母“E”
wdat（x/100+0x30）;//加0x30，把数字变为字符型,//最高位
wdat（（x/10）%10+0x30）;
wdat（x%10+0x30）;//最低位
/*wdat（num[x/100]）;//最高位，也可以用字符数组来变换
wdat（num[（x/10）%10]）;
wdat（num[x%10]）;//最低位*/
while
（1）；
}
【强调：
写入LCD时，需要送相应的字符。
如果需要显示数字，则需要转换成字符。
数字转换成字符的方法：
数字+0x30（字符0的ASCII码）】
【例2】向LCD1602写任意的字符串【已通过CAP8-EX2】
#include//【已通过CAP8-EX2】
#include//strlen函数的原型在string.h中
voidInit_LCD（）;
voidShowString（unsignedchar,unsignedchar）;
voidWcmd（unsignedchar）;
voidWdat（unsignedchar）;
voidDelay（unsignedint）;
unsignedcharBusy_Check（）;
unsignedcharPrompt[]="1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitEN=P2^2;
voidDelay（unsignedintcount）////延时函数
{
unsignedchari;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voidInit_LCD（）//初始化LCD
{
Wcmd（0x38）;//00111000,8位，2行显示，用5×7点阵字符
Delay
（1）;
Wcmd（0x01）;//00000001，清屏
Delay
（1）;
Wcmd（0x06）;//00000110，字符不动，光标自动右移一格。
命令3
Delay
（1）;
Wcmd（0x0e）;//00001110，开显示，有光标，字符不闪烁
Delay
（1）;//0x0c=00001100，开显示，无光标，字符不闪烁
}
voidShowString（unsignedcharx,unsignedchary）
{
unsignedchari=0;
if（y==1）
{Wcmd（0x80|x）;//命令8要求最高位为“1”，第一行的第x位置开始写
if（strlen（Prompt）>16）
for（i=0;i<16;i++）//一行显示16个字符
Wdat（Prompt[i]）;
else
for（i=0;iWdat（Prompt[i]）;
}
if（y==2）
{
Wcmd（0xc0|x）;//0x80+0x40=0xc0，从第二行的第x位置开始写
if（strlen（Prompt）>31）
for（i=16;i<32;i++）//一行显示16个字符
Wdat（Prompt[i]）;
else
for（i=16;iWdat（Prompt[i]）;
}
}
voidWcmd（unsignedcharcmd）//写命令函数
{
while（（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;
RS=0;RW=0;//写命令,RS=0；RW=0
EN=1;
P0=cmd;
Delay
（1）;
EN=0;//EN由高电平到低电平跳变，液晶模块执行命令
}
voidWdat（unsignedchardat）//写数据函数
{
while（（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;
RS=1;RW=0;//写数据,RS=1；RW=0
EN=1;
P0=dat;
Delay
（1）;
EN=0;//EN由高电平到低电平跳变，液晶模块执行命令
}
unsignedcharBusy_Check（）//检查是否忙
{
unsignedcharLCD_Status;
RS=0;RW=1;//读忙状态,RS=0；RW=1
EN=1;
LCD_Status=P0;
Delay
（1）;
EN=0;//EN由高电平到低电平跳变，液晶模块执行命令
returnLCD_Status;
}
voidmain（）//主函数
{
Init_LCD（）;
ShowString（0,1）;//（x,y）,x开始写的列（从0～15），y=1,显示在第1行
if（strlen（Prompt）>16）ShowString（0,2）;//（x,y）,x开始写的列，y=2在第2行
while
（1）;
}
【例3】用LCD1602来显示ADC0809的转换结果
【把LCD1602和ADC0809芯片结合起来使用】
#include【已经通过CAP8-LCD-0809】
#include
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitE=P2^2;
sbitADDC=P1^6;
sbitADDB=P1^5;
sbitADDA=P1^4;
unsignedcharLCD_Status;
unsignedcharnum[]="0123456789";
unsignedcharmes[]="TheValueis:
";
sbitOE=P1^0;
sbitEOC=P1^1;
sbitSTART=P1^2;
sbitCLK=P1^3;
voiddelay（unsignedintcount）
{unsignedchari;
while（count--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
unsignedcharBusy_Check（）//检查忙函数
{RS=0;
RW=1;
E=1;
delay
（2）;
E=0;
returnLCD_Status;
}
voidwcmd（unsignedcharcmd）
{while（（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;
RS=0;
RW=0;
E=1;
P0=cmd;
delay
（2）;
E=0;
}
voidwdat（unsignedchardat）
{while（（Busy_Check（）&0x80）==0x80）;
RS=1;
RW=0;
E=1;
P0=dat;
delay
（2）;
E=0;
}
voidinit（）
{wcmd（0x38）;
delay（20）;
wcmd（0x01）;
delay（20）;
wcmd（0x06）;
delay（20）;
wcmd（0x0e）;
delay（20）;
}
voidDisplay_LCD（unsignedchard）
{wcmd（0x80+0x46）;//写入显示缓冲区起始地址为第2行第7列
wdat（num[d/100]）;
wdat（num[（d/10）%10]）;
wdat（num[d%10]）;
}
voidmain（）
{unsignedchark,m;
init（）;
wcmd（0x80+0x00）;//写入显示缓冲区起始地址为第1行第1列
TMOD=0x02;//0x02=00000010
TH0=206;//10KHz;
TL0=206;//10KHz;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
ADDC=0;ADDB=1;ADDA=1;
for（k=0;kwdat（mes[k]）;
while
（1）
{START=0;
START=1;
START=0;
while（EOC==0）;
OE=1;
m=P3;
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